Producción de vainillina mediante la reducción de acido vainillilico biocatalizada por células enteras de microorganismos

PALAZZOLO M; MASCOTTI ML; ARDANAZ CE; IRIBARREN MA; KURINA SANZ MB; LEWKOWICKZ E

La Plata

Simposio; 2do Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos (SPROBIO2012); 2012

UNLP

La alta demanda de aditivos alimentarios obtenidos por métodos naturales hace que el uso de biotransformaciones en la preparación de compuestos de alto valor agregado como vainillina (4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído) sea de gran interés. La mayoría de los procesos descriptos en literatura consiste en la transformación de productos naturales como isoeugenol a través de caminos oxidativos utilizando bacterias de los géneros Pseudomonas y Bacillus como biocatalizadores1. En particular, la vía reductiva no ha sido estudiada en forma exhaustiva, aunque se destaca un proceso de dos etapas que implica la biotransformación de ácido ferúlico a ácido vainillílico y luego la reducción de este último mediante el empleo de células enteras de Pycnoporus cinnabarinus para rendir vainillina2. Frecuentemente, este tipo de estrategias involucra más de un biocatalizador y demanda realizar estudios de ingeniería del medio de cultivo para evitar reacciones secundarias. Por ello, resulta interesante desarrollar nuevas metodologías que resulten sencillas y de alta selectividad. El ácido vainillílico es un subproducto del procesamiento de lignocelulosa en la producción de biocombustibles. Su disponibilidad comercial es elevada y su costo es bajo. En consecuencia, es un compuesto interesante como material de partida para estudiar la preparación de aldehídos a partir de ácidos carboxílicos. Metodología Con el propósito de disponer de nuevos microorganismos que permitan obtener aldehídos aromáticos de interés comercial en forma selectiva a partir de los respectivos ácidos carboxílicos, se realizó un screening sobre ácido vainillílico como sustrato modelo utilizando como biocatalizadores células enteras en crecimiento y en reposo de 31 especies pertenecientes a distintas colecciones de bacterias, hongos filamentosos y levaduras. Posteriormente, se seleccionó el mejor biocatalizador para llevar a cabo la transformación de otros ácidos carboxílicos aromáticos de estructura similar (Figura 1), como ácido benzoico, ácido 5-hidroxibenzoico, ácido 2,5-dihidroxibenzoico, ácido 2-metoxibenzoico y ácido 2,4-dimetoxibenzoico. Las reacciones fueron analizadas por HPLC-UV (C-18; agua/metanol) y GC-FID (metil5%fenilsilicona). Los resultados positivos fueron confirmados por GC-MS. Resultados Se identificó una cepa del género Aspergillus -cuya capacidad de llevar a cabo la transformación propuesta no ha sido reportada hasta el momento-, que logró producir vainillina con un rendimiento de 34% en 30 hs de biorreacción, tiempo sorprendentemente menor respecto de lo observado en la litertaura1. Sin embargo, no fue posible reducir los otros ácidos carboxílicos evaluados con el biocatalizador seleccionado, por lo que se cree que la enzima involucrada en el proceso posee una elevada especificidad. Conclusiones Se encontró una nueva especie del género Aspergillus capaz de reducir ácido vainillílico a vainillina mediante un proceso rápido, de una única etapa, utilizando células en crecimiento en un medio de cultivo convencional. Debido a que el material de partida utilizado es un producto secundario en la descomposición de lignocelulosa, su consumo en las condiciones descriptas es sustentable. En consecuencia, la metodología desarrollada representa una alternativa simple y ambientalmente amigable para obtener vainillina a través de la vía reductiva. Referencias 1 Xu, P.; Hua, D.; Ma, C.; Trends Biotechnol. 2007, 25, 571-576. 2 Stentelaire, C.; Lesage-Meessen, L.; Oddou, J.; Bernard, O.; Bastin, G.; Colonna Ceccaldi, B.; Asther, M.; J. Biosci. Bioeng. 2000, 89, 223-230.